SFC装置在燃机启动过程中的Simulink可视化仿真

发布时间：2017-08-24 01:23

  本文关键词：SFC装置在燃机启动过程中的Simulink可视化仿真

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【摘要】：燃气轮机组启动是指燃气轮机组从静止(盘车)状态至机组到达一定转速的过程。西门子9F型400MW级重型燃气轮机的启动是通过把发电机作交流同步电动机使用,用一套静止变频装置(简称SFC)作为启动装置,SFC将频率可控的交流电注入到发电机的定子,使同步发电机以同步电动机(频率可控,转速可控)的方式转动,并且拖动燃气轮机启动,注入到发电机定子上的是由SFC变频后的交流电,使得发电机以预设的速率在启动过程中加速上升。机组配套的励磁装置在启动过程中给发电机的转子施加一定的励磁电流,励磁电流建立的磁场与静止变频装置产生的磁场共同作用,并SFC决定励磁装置如何运行。变频装置SFC由变压器、DC电抗器、整流器、逆变器组成,整流器的功能是把固有频率的交流电通过脉冲桥式三相可控硅整流桥转换成直流电压。逆变器的功能则是把直流电压通过同样型式的整流桥转换成频率幅值可控的交流电压,再将其注入到发电机的定子,让发电机以电动机的形式转动,并加速至额定转速。在燃机机组的启动过程中SFC装置会产生大量的谐波,而谐振发生的原因就是发电系统内的电气设备形成了若干次谐波的谐振电路。谐振使电动机的转矩产生周期性律动,当速度小于正常转速时,会发生机械共振。另外,发电机的出口电压互感器也容易出现保险熔断、PT烧毁的情况,严重时会导致发电机的启停机保护装置动作,触发机组跳闸故障。目前,上海市燃气电厂数量较少,大部分厂内运行人员都是从燃煤电厂转换过来,由于SFC装置的特殊性,在燃煤电厂中不存在,因此对于很多燃气电厂的运行人员来说比较陌生。运用Matlab软件中的Simulink系统参照SFC装置的内部组成,搭建了一个还原度较高的模拟电路,输入实际设备参数,输出相应的整流、逆变电压及电流,并能进行谐波分析,完成SFC装置在燃机启动过程中的可视化的仿真。虽然厂家提供的SFC装置本身是封闭式结构,通过这套电气仿真模型,可以给燃气电厂的运行人员非常直观、完整地展示SFC装置的工作原理和实际运行情况,对SFC装置拖动燃机启动具有相当良好的指导意义,同时还能了解电压在整流和逆变过程产生的谐波和抑制谐波情况,对于实际设备的运行可以直接参照,对于可能产生的高次谐波陡增能够准确定位故障环节,及时发现并处理问题,从而最大程度地避免谐波电压给机组设备带来的危害。
【关键词】：燃机启动 SFC 整流逆变 Simulink仿真 谐波分析
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK477
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 静止变频装置（简称SFC）作为启动装置的研究背景10-11
• 1.2 静止变频装置（简称SFC）作为启动装置的研究意义11-13
• 1.3 本文所做主要工作13-14
• 第二章 静止变频器的设备及工作原理14-24
• 2.1 同步电机的变频调速原理14-15
• 2.2 静止变频器的功用与设备组成15-23
• 2.2.1 静止变频器（SFC）的主要功用15-16
• 2.2.2 静止变频器（SFC）的设备组成及相关工作原理16-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第三章 MATLAB的SIMULINK组件模拟三相整流和逆变电路24-46
• 3.1 MATLAB软件与SIMULINK组件的介绍24-25
• 3.2 POWER SYSTEM仿真工具箱的介绍25-28
• 3.3 POWER SYSTEM仿真组件模拟三相整流电路28-37
• 3.3.1 三相十二脉冲全控整流电路的模拟分析（电阻负载）28-35
• 3.3.2 三相十二脉冲全控整流电路的模拟分析（阻感负载）35-37
• 3.4 POWER SYSTEM仿真组件模拟三相桥式PWM型逆变电路37-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第四章 SFC装置在燃机启动过程中的可视化仿真与谐波分析46-63
• 4.1 SFC装置在燃机启动过程中的可视化仿真46-49
• 4.2 SFC装置内部整流电路和逆变电路的谐波分析49-60
• 4.2.1 三相十二脉冲全控整流电路的谐波分析49-57
• 4.2.2 三相桥式PWM型逆变电路的谐波分析57-60
• 4.3 SFC装置在燃机启动过程中的谐波分析60-62
• 4.3.1 SFC装置注入发电机定子电压的仿真谐波分析60-61
• 4.3.2 SFC装置在燃机启动过程中谐波危害的控制61-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第五章 结论63-65
• 参考文献65-68
• 致谢68-69
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文69-71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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本文编号：728409